生活中的数学知识

生活中的数学知识 Revised as of 23 November 2020

生活中的数学知识

花朵为什么是圆的

因为圆的面积是所有几何图形中最大的,所以光合作用强,有助于花朵的生长.因此花朵是圆的.

茶壶盖为什么是圆的

因为圆的直径,半径都相等,不容易掉下去.而且区别其他几何图形,同样面积,圆形,甚至椭圆形的体积最大,容量最大.方的话,可能掉到杯子里

方的容易把角碰掉,而且不是很安全.圆的符合大众的审美观,大家喜欢圆的,使用也方便.其它的盖子也有,比较少.设计成圆形,无论从哪个角度放下去都正好合适. 动物数学气象学家Lorenz提出一篇论文,名叫「一只蝴蝶拍一下翅膀会不会在Taxes州引起龙卷风论述某系统如果初期条件差一点点,结果会很不稳定,他把这种现象戏称做「蝴蝶效应」.就像我们投掷骰子两次,无论我们如何刻意去投掷,两次的物理现象和投出的点数也不一定是相同的.Lorenz为何要写这篇论文呢这故事发生在1961年的某个冬天,他如往常一般在办公室操作气象电脑.平时,他只需要将温度、湿度、压力等气象数据输入,电脑就会依据三个内建的微分方程式,计算出下一刻可能的气象数据,因此模拟出气象变化图.这一天,Lorenz想更进一步了解某段纪录的后续变化,他把某时刻的气象数据重新输入电脑,让电脑计算出更多的后续结果.当时,电脑处理数据资料的数度不快,在结果出来之前,足够他喝杯咖啡并和友人闲聊一阵.在一小时后,结果出来了,不过令他目瞪口呆.结果和原资讯两相比较,初期数据还差不多,越到后期,数据差异就越大了,就像是不同的两笔资讯.而问题并不出在电脑,问题是他输入的数据差了,而这些微的差异却造成天壤之别.所以长期的准确预测天气是不可能的.参考资料：阿草的葫芦(下册)

——远哲科学教育基金会 2、动物中的数学“天才”蜜蜂蜂房是严格的六角柱状体,它的一端是平整的六角形开口,另一端是封闭的六角菱锥形的底,由三个相同的菱形组成.组成底盘的菱形的钝角为109度28分,所有的锐角为70度32分,这样既坚固又省料.蜂房的巢壁厚毫米,误差极小.丹顶鹤总是成群结队迁飞,而且排成“人”字形.“人”字形的角度是110度.更精确地计算还表明“人”字形夹角的一半——即每边与鹤群前进方向的夹角为54度44分8秒!而金刚石结晶体的角度正好也是54度44分8秒!是巧合还是某种大自然的“默契”蜘蛛结的“八卦”形网,是既复杂又美丽的八角形几何图案,人们即使用直尺的圆规也很难画出像蜘蛛网那样匀称的图案.冬天,猫睡觉时总是把身体抱成一个球形,这其间也有数学,因为球形使身体的表面积最小,从而散发的热量也最少.真正的数学“天才”是珊瑚虫.珊瑚虫在自己的身上记下“日历”,它们每年在自己的体壁上“刻画”出365条斑纹,显然是一天“画”一条.奇怪的是,古生物学家发现3亿5千万年前的珊瑚虫每年“画”出400幅“水彩画”.天文学家告诉我们,当时地球一天仅小时,一年不是365天,而是400天

数学思维在现实生活中的简单运用

在很多人眼中，数学只是一种有用的工具，学习数学就是为了运用这种工具。这种“工具化”的学习观造成很多人只有解题能力而没有数学思维与逻辑，更不可能将这种思维与逻辑运用到现实生活中。但事实上，数学并不仅仅是一种解决具体问题的工具，数学更是一种思维与逻辑。《易经》说：“形而上者谓之道，形而下者谓之器”。数学就是这样一个“形而上”上的东西，而并非仅仅是“形而下”的工具。今天，我们来谈一谈数学思维与逻辑在现实生活中的简单运用。

很多人都认为，数学是严密，理性的代名词，而并非是感觉与经验的东西，但这种观点显然是错误的。培根曾经说过：“只有出自于感觉与经验的知识才是可靠的，感觉与经验是一切知识的源泉”，康德在《纯粹理性批判》中明确指出：一切科学知识都是由先天综合判断构成的。所谓“先天综合判断”就是既具有感觉经验的内容，同时又具有普遍必然性的知识。如我们计算

7+5=12。单纯联结7和5的概念，得不出12这个结果，只有借助于直观,例如借助手指的逐一相加,然后才得出12这个概念，数学就是这样一种先天综合判断的知识。《编码的奥秘》中有这样一句话：“我们之所以习惯于10进制，是因为我们正好有10个指头。”，所以，数学首先是一种直觉，然后才是一种逻辑。如同小学生背九九乘法表一样，学习数学，从培养直觉开始，也就是将复杂的逻辑思维直觉化。在生活中，我们说一个人有深邃的洞察力，这往往就是“逻辑思维直觉化”的结果。7乘以9等于63，对于我们的思维来说，这并不是经过严密证明的东西（虽然我们很容易证明），而是一种本能和直觉。数学又是严密的，这种严密建立在“公理化”的基础上，以公理为基础，运用纯粹逻辑进行推理，得出正确的答案。体现在生活中，就是运用常识解读社会和人生，运用常识去判断哪些是真的，哪些是假的。如梁文道所说，生平所学，仅常识而已。需要指出的，公理化在数学发展史上也曾经经历过一段非常混乱的时期，以致于莫里斯克莱因在《古今数学思想》中这样说：“这意味着数学不是依靠在逻辑上，而是依靠在正确的直觉上”。数学尚且如此，生活中的常识就更加混乱了，但我们可以运用数学的思想来解决这个问题，即尽可能少的运用公理（常识），但又必须建立在公理（常识）的基础上。

如果说公理化是数学教给我们的第一个思想，那么“等价转换”就是数学

教给我们的第二个思想。等价转化是把未知解的问题转化到在已有知识范围内的思想方法。即通过不断的转化，把不熟悉、不规范、复杂的问题转化为熟悉、规范甚至模式法、简单的问题。“解题就是把要解题转化为已经解过的题”数学的解题过程，就是从未知向已知、从复杂到简单的化归转换过程。这种思维运用在现实生活中，就是从不同的角度去看待问题，最后寻找到“最佳角度”；又或者说是“换位思考”，“思维转移”。我的一位表哥曾经对我说：“很久没学数学，感觉人都变笨了”。这种“笨”，正是指“思维转移”“变换角度”的“笨”，数学就是思维的不断转移和变换，在这种变换中，我们需要遵守遵循熟悉化、简单化、直观化、标准化的原则。

数学教给我们第三个思想，是分类讨论的思想。在高中数学中，我们经常遇到的问题是需要考虑a>0、a＝0、a<0之类情况的数学题。即将问题分类讨论。运用在生活中，就是考虑可能发生的各种不同情况，并提出具体的策略和应对方法。分类讨论能让我们更全面地考虑问题，也能让我们更好地解决问题。

数学教给我们的第四个思想，是概率的思想。概率在生活中是一种不确定性的东西，但我们都知道，概率服从大数定理与中心极限定理。说到极限，我们先说无穷小与无穷大的概念。前几天在QQ群中聊天讨论，有人说：“无穷小就是零”。即……0001=0，这听起来似乎没什么错，但实际上却错得很离谱。在生活中，我们遇到问题都是在一定的范围内讨论的。比如，我们说这把尺子是一米长，这是一个确定性的概念，也是一个近似的概念。准确的说，世界上不存在任何一把尺子是一米长，这把尺子长度可能位于米之间。在实际运用中，我们会根据需要决定精确度（当然，国际上会规定一米的长度为多少，